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研究實現常溫下合成亞納米級高熵合金

文章來源：新能源網更新時間：2025-10-23 15:23:16

激光誘導等離激元效應制備亞納米級高熵合金藝術圖。安徽師范大學供圖

本報訊（記者王敏通訊員田超）近日，安徽師范大學校長、教授熊宇杰帶領中國科學技術大學和安徽師范大學的聯合團隊，利用激光輻照激發的等離激元光熱效應和熱電子效應，創制了亞納米級高熵合金。該方法具有廣泛的普適性，可制備含有多達10種金屬元素的亞納米級高熵合金。相關研究成果發表于《自然-材料》。

將5種甚至更多不同種類的金屬“融合”成一種結構均勻的新型合金，就是“高熵合金”，一直以來都是極具挑戰的科學難題。如果把它們做到亞納米級別，由于尺寸極小，難度就更大。熊宇杰打了個比方：“就像把5個以上性格、喜好各不相同的人聚在一起，讓他們和睦相處，顯然需要花大力氣。”現實中，不同金屬常常“合不來”，因此傳統的高熵合金合成通常需要在高溫下進行，且對元素種類有限制，合成的合金尺寸偏大。

研究團隊創新性利用激光輻照技術，在溫和條件下實現了多種金屬的均勻混合，并成功制備出亞納米級別的高熵合金顆粒。納秒脈沖激光可以在極短時間內將顆粒表面溫度迅速提升至2000攝氏度以上，再以每秒超過10億攝氏度的速度迅速冷卻。這一快熱快冷的過程突破了傳統合成方法的限制，不僅讓不同金屬元素均勻分散并合金化，還可以實現顆粒尺寸的微小化。

高熵合金在多個領域，尤其是新能源方面展現出廣闊的應用前景，是一種極具潛力的催化劑材料。研究團隊制備的由金、鉑、釕、銠、銥5種金屬組成的亞納米高熵合金，作為電解水催化劑，表現出優異的產氫、產氧活性和穩定性。在質子交換膜電解槽中，其性能明顯優于目前商用的鉑碳催化劑和二氧化釕催化劑。

這種新型激光合成方法大大拓寬了高熵合金的材料選擇范圍，有望推動其在更多關鍵領域的實際應用。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41563-025-02358-9

《中國科學報》 (2025-10-23 第1版要聞)

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